Как определить импульс электрона отдачи…

Задачи для зачета + теор. мин

Как определить импульс электрона отдачи...

§ 1.1. Фотоэффект.

Под фотоэффектом понимают изменение состояния электронов в веществе под действием света (электромагнитного излучения). Различают внутренний и на внешний фотоэффекты. Явление внутреннего фотоэффекта проявляется в полупроводниках, в некоторых металлах и кристаллических соединениях.

При внутреннем фотоэффекте электроны с поверхности вещества не вырываются. Рассмотрим, в чём заключается его сущность. Электроны, лежащие в валентной зоне, обладают хорошей связью с ядром. Чтобы оторваться от ядра у них недостаточно энергии.

Однако электроны из зоны проводимости обладают более высокой энергией, достаточной для того, чтобы оторваться от ядра. Поглотив квант энергии, электрон из валентной зоны может перейти в зону проводимости, то есть стать свободным электроном, способным участвовать в образовании электрического тока.

Рассмотренное явление получило название внутреннего фотоэффекта.

Внешний фотоэффект состоит в вырывании электронов с поверхности вещества под действием электромагнитного излучения. Фотоэффект наблюдается лучше всего на атомах щелочных металлов, так как у них на внешнем энергетическом уровне находится только один электрон.

При изучении фотоэффекта были открыты и описаны его законы. Законы фотоэффекта.

1.      Закон Столетова. Существует граничная частота , ниже которой для данного материала катода фотоэффект отсутствует независимо от плотности светового потока энергии и продолжительности облучения катода.

Эта граничная частота называется красной границей фотоэффекта и составляет полосу шириной Å (1Å=м). Значение этой границы зависит только от рода атомов.

Энергия, которую нужно затратить, чтобы вырвать электрон из вещества, называется работой выхода. .

2.      Закон фотоэффекта. Максимальная энергия фотоэлектрона, покидающего катод, равна; не зависит от плотности энергии светового потока и линейно зависит от частоты.

3.      Закон фотоэффекта. При фиксированной частоте излучения число электронов, выбиваемых из катода в единицу времени, прямо пропорционально плотности светового потока энергии.

Обобщая законы фотоэффекта, Эйнштейн записал уравнение фотоэффекта: , суть которого в том, что энергия фотона, попадающего на катод, идёт на преодоление работы выхода электрона из материала катода и на сообщение ему кинетической энергии.

2) Эффект Комптона.

В 1922 – 23 гг. Комптоном был исследован характер взаимодействия фотона и электрона. В результате поставленных опытов был сделан вывод, что при определённых условиях они имеют характер механического столкновения. Рассмотрим схему опыта, натолкнувшего Комптона на такую мысль.

В опыте, в качестве источника излучения, использовалась рентгеновская трубка с молибденовым анодом. Фотон попадал на графитовую мишень из источника       рентгеновского излучения.     После рассеяния на мишени, исследовался спектр рассеянного излучения с помощью кристаллического сцинтиллятора.

Вторичное излучение, полученное с помощью сцинтиллятора, попадало на фотодетектор.

Исследуя спектр, Комптон заметил, что лучи,  рассеянные на угол меньше , обладают большей длиной волны, чем исходное излучение, так что частота  вторичной волны оказывается вопреки классической теории меньше, чем частота  первоначального электромагнитного поля.

Причём, энергия рассеянных фотонов (а значит и их частота) зависит от угла рассеяния . С позиции волновой теории это явление необъяснимо.

На основании опытных данных, исследуя зависимость мощности рассеянного излучения от длины его волны при различных углах рассеяния, Комптон сделал вывод, что сдвиг длины волны линейно пропорционален , где  – угол рассеяния.

Таким образом, чтобы поставить знак равенства, необходимо умножить  на некоторую константу. Мы можем записать:   (1), где  – комптоновская постоянная (комптоновская длина волны).

3) получим:. По определению . Подставляя это выражение в последнюю формулу, получим:  или, окончательно,     (5). Формула (5) называется условием Вульфа – Брэгга.

Она показывает, под каким углом на кристалл с заданным периодом кристаллической решётки должно падать излучение, чтобы было возможным наблюдение интерференционных максимумов. В тоже время, с помощью формулы (5) мы можем определить период кристаллической решётки исследуемого кристалла.

Известно, что в случае объёмной кристаллической решётке, особенно острым будет  центральный   максимум, т. е.  (см. рис. 13).

Поэтому, посылая на кристалл лучи под различными углами, мы при каком-то конкретном угле сможем наблюдать максимум. Зная угол, легко определить и период кристаллической решётки. На формуле Вульфа – Брэгга основан метод рентгеноскопического анализа. Методы рентгеноскопического анализа делятся на две группы в зависимости от условий съёмки:

4) Луи де Бройль высказал предположение, что каждой движущейся частицы, мы можем поставить в соответствие некоторую длину волны. Подобную волну назвали в последствии волной де Бройля. Установим связь между параметрами волны и движущейся частицы.

1.      Для волны де Бройля, как и для любой другой электромагнитной волны, мы можем записать:       (1). С другой стороны,  для  импульса:  ;     , где — волновой вектор. Но для волнового вектора мы можем записать: , т. о. ; .

Из последней формулы следует выражение для волны де Бройля:    (2). Из этого выражения следует интересный вывод, касающийся распределения интенсивностей в опытах с дифракцией электронов. Изменяя приложенную разгоняющую разность потенциалов, мы изменяем длину волны де Бройля.

Когда выполняется условие Вульфа – Брэгга, возникает максимум.

5) Нильс Бор выдвинул следующие требования к атомной излучающей системе, которые впоследствии назвали постулатами Бора.

1.      Атомы могут определённое время, в зависимости от их структурных особенностей, находиться в определённых, так называемых стационарных состояниях. Энергии этих состояний  образуют дискретный ряд. В стационарных состояниях атомы не излучают.

2.      При переходе атома из одного состояния с энергией  в другое с энергией , происходит излучение, если , или поглощение, если  кванта света с частотой пропорциональной разности энергий состояний: .

Бор ввёл также правила, в соответствии с которыми определяются стационарные состояния атомных систем. Данные правила получили название правил квантования. Бор предположил, что стационарными являются лишь те состояния, в которых момент импульса электрона равен целому числу постоянных Планка: .

Коэффициент пропорциональности между моментом импульса электрона и постоянной Планка называют главным квантовым числом (так как оно определяет электронов, атома и его энергию). Рассмотри правила квантования на примере атома водорода.

Электрон движется по круговой орбите с центростремительным ускорением, которое определяется силой кулоновского взаимодействия.

7)      виду: . Итак, мы получили дифференциальное уравнение второго порядка, независящее от времени. Оно называется стационарным уравнением Шредингера.

8)      Введём следующее обозначение: . Тогда уравнение Шредингера примет вид:

9) . Постулаты квантовой механики. Представление динамических переменных.

Как и любая область науки, квантовая механика базируется на нескольких основных положениях, принимаемых без доказательства. Эти основные положения сформулированы в виде постулатов.

I постулат. Состояние движения квантового объекта описывается волновой функцией .

Физический смысл волновой функции в том, что её квадрат есть плотность вероятности обнаружения частицы в данном квантовом состоянии. Плотность вероятности определяется так: , так как функция  комплексна. Тогда вероятность обнаружения частицы в данном квантовом состоянии, описываемом волновой функцией, будет: .

II постулат. Волновая функция  подчиняется волновому уравнению: .

Здесь  – оператор Гамильтона (полной энергии системы), а уравнение, сформулированное во втором постулате, называется уравнением Шредингера.

III постулат. Каждая динамическая переменная представляется определённым линейным эрмитовым оператором.

IV постулат. При изменении некоторой динамической переменной, описываемой оператором , с определённой вероятностью получается одно из собственных значений этого оператора.

Вероятность измерения собственного значения  равна , где  есть коэффициент разложения волновой функции  по собственным функциям оператора : .

Среднее значение динамической переменной, описываемой оператором  в состоянии, описываемом волновой функцией , определяется так: .

10) . Данное соотношение носит название соотношения неопределённостей Гейзенберга.

          11) В квантовой механике вероятность прохода частицы существует. Явление прохода частицы во вторую и третью зоны называется туннельным эффектом. Туннельный эффект характеризуется коэффициентом пропускания барьера:и коэффициентом отражения .

            16)  .  У гармонического осциллятора средняя кинетическая энергия равна средней потенциальной, поэтому его средняя энергия равна

17)    Для нахождения возможных линий излучения необходимо учесть следующие правила отбора для излучательных переходов:

 Каждый из возможных переходов приводит к излучению отдельной линии.

18)  Эффект Зеемана.

Как известно, полный механический момент атома . Тогда проекция  на какое-либо направление, в силу пространственного квантования, будет принимать  значение.

Так как проекция магнитного момента связана с проекцией механического момента через магнетон Бора, то и проекция магнитного момента тоже может принимать  значение. Каждой ориентации магнитного момента  будет соответствовать своя энергия взаимодействия атома с магнитным полем: . В этом случае .

Значит, возможны  энергии взаимодействия. Таким образом, и полная энергия атома принимает  значение, то есть уровень энергии расщепляется на  компоненту, а величина расщепления определяется значениями проекции магнитного момента или механического момента.

Так как уровни энергии расщепляются, то спектры атомов существенно усложняются. Для нахождения возможных линий излучения необходимо учесть следующие правила отбора для излучательных переходов:

 Каждый из возможных переходов приводит к излучению отдельной линии. Явление расщепления спектральных линий при помещении атома в слабое внешнее магнитное поле называют аномальным (сложным) эффектом Зеемана. Получим выражение для расщепления линий вследствие эффекта Зеемана.

19)  Эффект Пашена – Бака.

Рассмотрим теперь случай, когда индукция магнитного поля велика. В данной ситуации энергия взаимодействия магнитного момента атома с полем становится больше спин-орбитального взаимодействия и связь между спиновыми и орбитальными моментами разрушается.

Каждый в отдельности начинает взаимодействовать с полем. Это явление разрыва спин-орбитальной связи в магнитном поле называется эффектом Пашена – Бака.

Энергия уровня, в данном случае, равна: , где  – начальная энергия уровня до помещения его в магнитное поле

##

Задачи для зачета

Задача для зачёта. № #1.

1.       Узкий пучок протонов с энергией 100кэВ попадает нормально на золотую фольгу с массовой толщиной 1 мг/см2. Какую долю протонов, рассеянных под углом 60, зарегистрирует счётчик с круглым входным отверстием площадью 1 см2, отстоящим от рассеивающего участка фольги на расстояние 10 см и ориентированным перпендикулярно к пучку протонов?

Задача для зачёта. № #2.

1.       Вычислить скорость электронов, вырываемых электромагнитным излучением с длиной волны lyamda=18.0 нм из ионов He+, находящихся в основном состоянии.

Задача для зачёта. № 3.

1.Найти работу выходас поверхности некоторого металла, если при поочередном освещении его электромагнитным излучением с длинами волн laymda1=0.35 мкм и laymda2=0.54 мкм максимальные скорости фотоэлектронов отличаются в n=2.0 раза.

Задача для зачёта. № 4.

1.       Фотон испытал рассеяние на покоящемся свободном электроне. Найти импульс налетающего фотона, если энергия рассеянного фотона равна кинетической энергии электрона отдачи при угле 90 между направлениями их разлёта.

Задача для зачёта. № 5.

Определить скорость, которую приобрёл покоящийся атом водорода в результате излучения фотона при переходе из первого возбуждённого состояния в основное.

Задача для зачёта. № 6.

Фотон с энергией 1.0 МэВ рассеялся на покоящемся свободном электроне. Найти кинетическую энергию отдачи, если в результате рассеяния длина волны фотона изменилась на n=25%

Задача для зачёта. № 7.

Фотон с энергией 0.15 МэВ рассеялся на покоившемся свободном электроне, в результате чего его длина изменилась на 3 пм. Найти угол, под которым вылетел электрон отдачи.

Задача для зачёта. № 8.

Узкий пучок моноэнергетических электронов падает под углом скольжения =30 на естественную нрань монокристалла алюминия с межплоскостным периодом d=0.20 нм. Максимум зеркального отражения наблюдается при ускоряющем напряженииV. Найти V, если следующий максимум зеркального отражения возникал при увеличении ускоряющего напряжения в n=2.25 раза.

Задача для зачёта. № 9.

Какие спектральные линии появляются при возбуждении атамарного водорода электронами с энергией в 12.5эВ?

Задача для зачёта. № 10.

Поток моноэнергетических электронов падает нормально на диафрагму с узкой щелью шириной b=2.0 мкм. Найти скорость электронов, если на экране, отстоящем от щели на l=50 см, ширина центрального дифракционного максимума x=0.36 мм.

Задача для зачёта. № 11

Фотон с импульсом p=60 кэВ/с  (с – скорость света), испытав комптоновское рассеяние под углом Θ=120 на покоящемся свободном электроне, вырвал затем из атома  молибдена электрон, энергия связи которого E=20.0 кэВ. Найти кинетическую энергию фотоэлектронов. 

Задача для зачёта. № 12

Определить квантовое число n возбужденного состояния атома водорода, если известно, что при переходе в основное состояние атом испустил два фотона  с lyamda1=656,3 нм и lyamda2=121,6 нм

Задача для зачёта. № 13

Протон с длиной волны lyamda=1,7 пм упруго рассеялся под углом 90 на первоначально покоившийся частице, масса которой в n = 4 раза больше массы протона. Определить длину рассеянного протона.

Задача для зачёта. № 15

Какую дополнительную энергии. Необходимо сообщить электрону с импульсом 15,0 кэВ/с  (с – скорость света), чтобы его длина волны стала равной 50 пм.

Задача для зачёта. № 16

Ток, возникающий в цепи вакуумного фотоэлемента при освещении цинкового электрода электромагнитным  излучением с длиной волны 0,262 мкм, прекращается,  когда внешняя задерживающая разность потенциалов достигает значения V=1,5 В. Определить значение и полярность внешней контактной разности потенциалов данного фотоэлемента.

Задача для зачёта. № 17

Фотон с энергией hw = 0.46 Мэв рассеялся под углом = 120 на покоящемся свободном электроне. Найти:  а) энергию рассеянного фотона; б) энергию, переданную электрону.

Задача для зачёта. № 18

 Узкий пучок α-частиц с кинетической энергией T=1,00 МэВ падает нормально на золотую фольгу толщиной d=1,0 мкм. Поток α-частицI=3.6*10-4 c-1 . Найти число α-частиц, рассеянных фольгой в течении τ = 10 мин под углами, превышающими Θ=60; (предпологается, что формула Резерфорда вблизи этого значения угла Θ0 справедлива).

Задача для зачёта. № 19

Какие линии содержит спектр поглощения атомарного водорода в диапазоне длин волн от 94,5 до 130,0 нм?

Задача для зачёта. № 20

Вычислить квантовые дефекты S-, P-, D-термов атома Li, если известно, что энергия связи валентного электрона в основном состоянии равна 5.39 эВ, 1й потенциал возбуждения 1.85 эВ и длина волны головной линии диффузной серии 0.610 мкм. Какой из перечисленных термов наиболее близок к водородоподобным и чем это обусловлено?

Задача для зачёта. № 21

Вычислить для иона Be+ квантовые дефекты S и P термов, а также длину волны головной линии резкой серии, если известно, что длина волны головной линии главной серии и её коротковолновая граница равны 321,0 и 68,8 нм.

Задача для зачёта. № 22

Найти энергию связи валентного электрона в основном состоянии атома лития, если известно, что длины волн головной линии резкой серии и её коротковолновой границы равны соответственно 0,813 и 0,349 нм.

Задача для зачёта. № 23

Выписать все возможные термы атомы, содержащего кроме заполненных оболочек два электрона p и d.

Задача для зачёта. № 24

Определит возможную мультиплетность терма D3/2

Задача для зачёта. № 25

Вычислить магнитный момент основного состояния атома, у которого незаполненная подоболочка содержит три d-электрона.

Задача для зачёта. № 26

Найти угол между спиновым и полным механическими моментами в векторной можеле атома, находящегося в состоянии 3D с максимально возможным значением полного механического момента.

Задача для зачёта. № 27

Определить максимально возможный орбитальный механический момент атома, находящегося в состоянии, мультиплетность которого равна пяти и кратность вырождения по J равна семи.  Указать спектральный символ этого состояния.

Задача для зачёта. № 28

Найти максимально возможный угол между спиновым и полным механическими моментами атома, находящегося в состоянии, мультиплетность которого равна трём и кратность вырождения по J равна пяти.

Задача для зачёта. № 29

Выписать электронные конфигурации и с помощью правила Хунда найти основной терм атомов C и N. Электронные конфигурации этих атомов соответствуют застройке электронных оболочек в нормальном порядке

Задача для зачёта. № 30

Интервал между крайними компонентами спектральной линии lyamda = 525,0 пм, обнаруживающей простой эффект Зеемана, составляетdelta_lyamda = 22 пм . Нати интервал, эВ, между соседними подуровнями зеемановского расщепления соответствующих термов.

Задача для зачёта. № 31

Спектральная линия lyamda = 0,612 мкм обусловлена переходом между двумя синглетными термами атома. Определить интервал delta-lyamda между крайними компонентами этой линии в магнитном поле B = 1 Тл.

Задача для зачёта. № 32

Атом находится в магнитном поле B = 0,3 Тл. Определить полное расщепление терма 1D.

Задача для зачёта. № 33

Атом находится в магнитном поле B = 0,5 Тл. Определить спектральный символ синглетного терма, полная ширина которого составляет 0,84 см-1.

Задача для зачёта. № 34

Определить спектральный символ синглетного терма атома, если полная ширина расщепления этого терма в магнитном поле с индукцией B = 3 кГс составляет E = 104 мкэВ.

Задача для зачёта. № 35

Найти магнитный момент µ и возможные значения проекции µz атома в состоянии 1F.

Задача для зачёта. № 36

Найти магнитный момент µ и возможные значения проекции µz атома в состоянии 2D3/2

Задача для зачёта. № 37

Вычислить магнитный момент атома водорода в основном состоянии.

Задача для зачёта. № 38

Максимальное значение проекции магнитного момента атома, находящегося в состоянии D2, равно четырем магнетонам Бора. Определить мультиплетность этого терма.

Источник: https://radfiz.org.ua/share/AtomnaFizika/shpore/Zada4iZachet/html/

эффект Комптона

Как определить импульс электрона отдачи...

Решение задач по физике, эффект Комптона Задача 559.Определить угол θ рассеяния фотона испытавшего соударение со свободным электроном, если изменение длины волны при рассеянии ∆λ=3,63пм.Решение задачи:Задачи с ответами для самостоятельного решения:80. Фотон с энергией ε = 1,025 МэВ рассеялся на первоначально покоившемся свободном электроне. Определить угол рассеяния фотона, если длина волны рассеянного фотона оказалась равной комптоновской длине волны λс = 2,43 пм. (Ответ: 60°). 81. Узкий пучок монохроматического рентгеновского излучения падает на рассеивающее вещество. Оказывается, что длины волн рассеянного под углами Θ1 = 60° и Θ2 = 120° излучения отличаются в 1,5 раза. Определить длину волны падающего излучения, предполагая, что рассеяние происходит на свободных электронах. (Ответ: 3,64пм). 82. Фотон с длиной волны λ = 5 пм испытал комптоновское рассеяние под углом Θ = 90° на первоначально покоившемся свободном электроне. Определить: 1) изменение длины волны при рассеянии; 2) энергию электрона отдачи; 3) импульс электрона отдачи. (Ответ: 1) 2,43 пм; 2) 81,3 кэВ; 3) 1,6.10-22 кг.м/с). 83. Фотон с энергией ε = 0,25 МэВ рассеялся на первоначально покоившемся свободном электроне. Определить кинетическую энергию электрона отдачи, если длина волны рассеянного фотона изменилась на 20 %. (Ответ: 41,7 кэВ). 84. Рентгеновское излучение длиной волны  = 55,8 пм рассеивается плиткой графита (Комптон-эффект). Определить длину волны / света, рассеянного под углом  = 600 к направлению падающего пучка света. (Ответ: 57 пм). 85. Фотон с энергией  = 0,4 МэВ рассеялся под углом  = 900 на свободном электроне. Определить энергию / рассеянного фотона и кинетическую энергию Т электрона отдачи. (Ответ: 0,224 МэВ; 0,176 МэВ).86. Определить импульс р электрона отдачи при эффекте Комптона, если фотон с энергией, равной энергии покоя электрона, был рассеян на угол  = 1800. (Ответ: 3,6 ∙ 10-22 кг ∙ м/с). 87. Фотон с энергией 0,3 МэВ рассеялся под углом Θ = 180° на свободном электроне. Определить долю энергии фотона, приходящуюся на рассеянный фотон. (Ответ: 0,461). 88. Фотон с энергией 100 кэВ в результате комптоновского эффекта рассеялся при соударении со свободным электроном на угол Θ = π/2. Определить энергию фотона после рассеяния. (Ответ: 87,3 кэВ).89. Фотон с энергией ε = 0,25 МэВ рассеялся под углом α = 120° на первоначально покоившемся свободном электроне. Определить кинетическую энергию электрона отдачи. (Ответ: 106 кэВ). 90. Определить угол  рассеяния фотона, испытавшего соударение со свободным электроном, если изменение длины волны при рассеянии =3,63 пм. 91. Фотон при эффекте Комптона на свободном электроне был рассеян на угол =/2. Определить Импульс р (в МэВ/с), приобретенный электроном, если энергия фотона до рассеяния была 1=1,02 МэВ (1 МэВ/с=5,33х10-22 кг м/с). 92. Рентгеновское излучение (=1 нм) рассеивается электронами, которые можно считать практически свободными. Определить максимальную длину волны max рентгеновского излучения в рассеянном пучке.93. Фотон с энергией 1, равной энергии покоя электрона (тос2), рассеялся на свободном электроне на угол =120°. Определить энергию 2 рассеянного фотона и кинетическую энергию Т электрона отдачи (в единицах тос2). 94. Какая доля энергии фотона приходится при эффекте Комптона на электрон отдачи, если рассеяние фотона происходит на угол  = /2? Энергия фотона до рассеяния 1=0,51 МэВ. 95. Определить максимальное изменение длины волны ()max, при комптоновском рассеянии света на свободных электронах и свободных протонах. 96. Фотон с длиной волны 1=15 пм рассеялся на свободном электроне. Длина волны рассеянного фотона 2=16 пм. Определить угол  рассеяния. 97. Фотон с энергией 1=0,51 МэВ был рассеян при эффекте Комптона на свободном электроне на угол  =180°. Определить кинетическую энергию T электрона отдачи. 98. В результате эффекта Комптона фотон с энергией 1=1,02 МэВ рассеян на свободных электронах на угол  =150°. Определить энергию 1 рассеянного фотона.99. Определить угол , на который был рассеян квант с энергией 1=1,53 МэВ при эффекте Комптона, если кинетическая энергия электрона отдачи T =0,51 МэВ. 100. Фотон с энергией 1=0,51 МэВ при рассеянии на свободном электроне потерял половину своей энергии. Определить угол рассеяния . 101. Определить импульс ре электрона отдачи, если фотон с энергией 1=1,53 МэВ в результате рассеяния на свободном электроне потерял 1/3 своей энергии.
Категория: Решение задач по физике | 15781 | Добавил: Admin | формула Комттона, эффект Комптона, РАССЕЯНИЕ ФОТОНОВ, рассеяние фотонов. | : 0.0/0
Всего комментариев: 0

Источник: http://www.reshim.su/blog/ehffekt_komptona/2013-02-02-259

Угол рассеяния 90°, направление движения электрона отдачи составляет с направлением падающего фотона угол. Если импульс падающего фотона

Как определить импульс электрона отдачи...

Сохрани ссылку в одной из сетей:

5 Волноваяи квантовая оптика 4 Эффект Комптона.Световое давление

ЭффектКомптона (рассеяние рентгеновских лучейна свободных частицах)

Иззаконов сохранения энергии и импульса:

,

.

-изменение длины волны фотона, — длина волны рассеянных лучей, — длина волны падающих лучей, -импульс фотона до столкновения сэлектроном, — импульс фотона после столкновения сэлектроном, – импульс электрона после столкновенияс фотоном, – угол рассеяния, – постоянная Комптона, – масса покоя частицы, – скорость света в вакууме, для электрона.

Давлениесвета на поверхность

Здесь– энергия всех фотонов, падающих наединицу поверхности за единицу времени,R– коэффициент отражения света отповерхности, с= 3.108м/с– скорость света в вакууме, – угол падения.

Ф5.4.1-1

На рисунке показаны направления падающего фотона (γ), рассеянного фотона (γ') и электрона отдачи (e). Угол рассеяния 90°, направление движения электрона отдачи составляет с направлением падающего фотона угол . Если импульс падающего фотона Рф, то импульс рассеянного фотона равен…

1. 0,5Рф

2. u0004u0005*

3. u0004u0005

4. u0004u0005

Пусть– импульс падающего фотона, – импульс рассеянного фотона, – импульс электрона отдачи. Запишемзакон сохранения импульса:

РешениеI

Записанноевекторное уравнение в проекциях на осикоординат имеет вид:

Выразимиз первого уравнения и подставим во второе уравнение. Врезультате получим:

РешениеII

Геометрическисложение векторов, в соответствии сзаписанным уравнением, можно представить,как показано на рисунке. Из рисункавидно, что:

Ответ:2

Ф5.4.1-2

На рисунке показаны направления падающего фотона (), рассеянного фотона (’) и электрона отдачи (e). Угол рассеяния 90°, направление движения электрона отдачи составляет с направлением падающего фотона угол . Если импульс падающего фотона , то импульс рассеянного фотона (в тех же единицах) равен…

1: *

2: 1,5

3:

4:

Пусть– импульс падающего фотона, – импульс рассеянного фотона, – импульс электрона отдачи. Запишемзакон сохранения импульса:

РешениеI

Записанноевекторное уравнение в проекциях на осикоординат имеет вид:

Выразимиз первого уравнения и подставим во второе уравнение. Врезультате получим:

РешениеII

Геометрическисложение векторов, в соответствии сзаписанным уравнением, можно представить,как показано на рисунке. Из рисункавидно, что:

Численноезначение импульса рассеянного фотона:.

Ответ:2

Ф5.4.1-3

На рисунке показаны направления падающего фотона (), рассеянного фотона (’) и электрона отдачи (e). Угол рассеяния 90°, направление движения электрона отдачи составляет с направлением падающего фотона угол . Если импульс электрона отдачи , то импульс падающего фотона (в тех же единицах) равен…

1: *

2:

3: 1,5

4:

Пусть– импульс падающего фотона, – импульс рассеянного фотона, – импульс электрона отдачи. Запишемзакон сохранения импульса:

РешениеI

Записанноевекторное уравнение в проекциях на осикоординат имеет вид:

Первоеуравнение является ответом на поставленныйвопрос: .

РешениеII

Геометрическисложение векторов, в соответствии сзаписанным уравнением, можно представить,как показано на рисунке. Из рисункавидно, что:

Численноезначение импульса падающего фотона: .

Ответ:1

Ф5.4.1-4

На рисунке показаны направления падающего фотона (), рассеянного фотона (’) и электрона отдачи (e). Угол рассеяния 90°, направление движения электрона отдачи составляет с направлением падающего фотона угол . Если импульс электрона отдачи , то импульс рассеянного фотона (в тех же единицах) равен…

1: 1,5*

2:

3:

4:

Пусть– импульс падающего фотона, – импульс рассеянного фотона, – импульс электрона отдачи. Запишемзакон сохранения импульса:

РешениеI

Записанноевекторное уравнение в проекциях на осикоординат имеет вид:

Второеуравнение является ответом на поставленныйвопрос: .

РешениеII

Геометрическисложение векторов, в соответствии сзаписанным уравнением, можно представить,как показано на рисунке. Из рисункавидно, что:

Численноезначение импульса падающего фотона: .

Ответ:1

Ф5.4.1-5

На рисунке показаны направления падающего фотона (), рассеянного фотона (’) и электрона отдачи (e). Угол рассеяния 90°, направление движения электрона отдачи составляет с направлением падающего фотона угол . Если импульс рассеянного фотона , то импульс электрона отдачи (в тех же единицах) равен…

1: 4*

2:

3:

4: 1

Пусть– импульс падающего фотона, – импульс рассеянного фотона, – импульс электрона отдачи. Запишемзакон сохранения импульса:

РешениеI

Записанноевекторное уравнение в проекциях на осикоординат имеет вид:

Извторое уравнение найдём ответ напоставленный вопрос: .

РешениеII

Геометрическисложение векторов, в соответствии сзаписанным уравнением, можно представить,как показано на рисунке. Из рисункавидно, что:

Численноезначение импульса падающего фотона: .

Ответ:1

Ф5.4.1-6

На рисунке показаны направления падающего фотона (), рассеянного фотона (’) и электрона отдачи (e). Угол рассеяния 90°, направление движения электрона отдачи составляет с направлением падающего фотона угол . Если импульс рассеянного фотона , то импульс падающего фотона (в тех же единицах) равен…

1: *

2: 4

3:

4: 1

Пусть– импульс падающего фотона, – импульс рассеянного фотона, – импульс электрона отдачи. Запишемзакон сохранения импульса:

РешениеI

Записанноевекторное уравнение в проекциях на осикоординат имеет вид:

Выразимиз второго уравнения и подставим во второе уравнение. Врезультате получим:

.

РешениеII

Геометрическисложение векторов, в соответствии сзаписанным уравнением, можно представить,как показано на рисунке. Из рисункавидно, что:

.

Численноезначение импульса рассеянного фотона:.

Ответ:1

Ф5.4.2-1

Давление света зависит от …

1. энергии фотона*

2. скорости света в среде

3. степени поляризованности света

4. показателя преломления вещества, на которое падает свет

Рассмотримсветовое давление, которое оказываетна поверхность тел поток световогоизлучения, падающего перпендикулярнок поверхности. Существование световогодавления при рассмотрении его с фотоннойточки зрения вынуждает учесть импульскаждого фотона. В специальной теорииотносительности Эйнштейном полученосоотношение .Фотон с энергией обладаетмассой .Его импульс равен .

Пустькоэффициент отражения света от поверхноститела равен R.Если в единицу времени не единицу площадиповерхности тела падает nфотонов, то Rnфотоновотражается, а (1-R)nпоглощается.Каждый отраженный фотон передает стенкеимпульс ,а каждый поглощенный фотон передаетстенке свой импульс .

Давлениесвета на поверхность равное импульсу,который передают поверхности за 1 секвсе nфотонов, выражается следующей формулой:или ,где – энергия всех фотонов, падающих наединицу поверхности за единицу времени.

.

Значит,давление света не зависит от скоростисвета в среде, не зависит от показателяпреломления, не зависит от степениполяризации света, а зависит от энергиифотона, интенсивности потока и коэффициентаотражения.

Ответ:1

Ф5.4.3-1

На лёгкой нерастяжимой нити подвешено коромысло с двумя лепестками, один из которых зачернён, а другой – абсолютно белый. Установка освещается нормально падающим светом, при этом коромысло …

1. направление поворота зависит от длины волны света

2. повернётся по часовой стрелке*

3. повернётся против часовой стрелки

4. останется неподвижным

Давлениесвета, падающего перпендикулярно кповерхности, выражается следующейформулой: ,где – энергия всех фотонов, падающих наединицу поверхности за единицу времени.На оба лепестка падает один и тот жесвет, следовательно, энергия фотоноводинакова, т.е. .

Коэффициентотражения света от поверхности узатемненного лепестка меньше коэффициентаотражения абсолютно белого лепестка,т.е. .Витоге соотношение давлений получаетсяследующим:

.

Т.к.оба лепестка одинаковой площади ,то исходя из формулы ,получаем

.

Значит,коромысло повернется от абсолютнобелого лепестка к затемненному, то естьпо часовой стрелке.

Ответ:2

Ф5.4.4-1

Параллельный пучок света падает по нормали на зачернённую плоскую поверхность, производя давление Р. При замене поверхности на зеркальную давление света не изменяется, если угол падения (отсчитываемый от нормали к поверхности) будет равен …

1. 60°

2. 45°*

3. 0°

4. 30°

Давлениесвета, падающего перпендикулярно кповерхности, выражается следующейформулой: ,где – энергия всех фотонов, падающих наединицу поверхности за единицу времени.Если свет падает под углом к нормали, то давление можно выразитьформулой: .Примем ,а ,получим:

.

Ответ:2

Ф5.4.4-2

Параллельный пучок света падает на зеркальную плоскую поверхность, под углом (отсчитываемым от нормали к поверхности), производя давление Р. При замене поверхности на зачерненную давление света не изменится, если угол падения будет равен…

1: 0°*

2: 30°

3: 45°

4: 60°

Еслисвет падает под углом к нормали, то давление можно выразитьформулой: ,где – энергия всех фотонов, падающих наединицу поверхности за единицу времени,R– коэффициент отражения.

Примем,а ,получим:

.

Ответ:1

Ф5.4.4-3

Параллельный пучок света, падающий по нормали на зеркальную плоскую поверхность, производит давление Р. Если тот же пучок направить на зачерненную поверхность под углом к нормали, то световое давление будет равно…

1: *

2: 4Р

3:

4: Р

Давлениесвета, падающего перпендикулярно кповерхности, выражается следующейформулой: ,где – энергия всех фотонов, падающих наединицу поверхности за единицу времени.Примем ,а .

Длязеркальной поверхности получим: .Если свет падает под углом к нормали, то давление можно выразитьформулой: ,где – энергия всех фотонов, падающих наединицу поверхности за единицу времени,R– коэффициент отражения. Для затемненнойповерхности получим:

.

Ответ:1

Ф5.4.4-4

Параллельный пучок света, падающий по нормали на зачерненную плоскую поверхность, производит давление Р. Если тот же пучок света направить на зеркальную поверхность под углом  к нормали, то световое давление будет равно…

1: *

2: 4Р

3: Р

4:

Давлениесвета, падающего перпендикулярно кповерхности, выражается следующейформулой: ,где – энергия всех фотонов, падающих наединицу поверхности за единицу времени.Примем ,а .

Длязачерненной поверхности получим: .

Еслисвет падает под углом к нормали, то давление можно выразитьформулой: ,где – энергия всех фотонов, падающих наединицу поверхности за единицу времени,R– коэффициент отражения. Для зеркальнойповерхности получим: .

Ответ:1

Ф5.4.4-5

Параллельный пучок света, падающий на зеркальную плоскую поверхность, под углом (отсчитываемым от нормали к поверхности), производит давление Р. Если тот же пучок света направить по нормали на зачерненную поверхность, то световое давление будет равно…

1: 2Р*

2: 4Р

3:

4: P

Давлениесвета, падающего перпендикулярно кповерхности, выражается следующейформулой: ,где – энергия всех фотонов, падающих наединицу поверхности за единицу времени.

Еслисвет падает под углом к нормали, то давление можно выразитьформулой: ,где – энергия всех фотонов, падающих наединицу поверхности за единицу времени,R– коэффициент отражения. Примем ,а .

Длязеркальной поверхности получим: .

Длязачерненной поверхности получим: .

Ответ:1

Ф5.4.4-6

Параллельный пучок света, падающий на зачерненную плоскую поверхность, под углом (отсчитываемым от нормали к поверхности), производит давление Р. Если тот же пучок света направить по нормали на зеркальную поверхность, то световое давление будет равно…

1: 8Р*

2: Р

3: 4P

4:

Давлениесвета, падающего перпендикулярно кповерхности, выражается следующейформулой: ,где – энергия всех фотонов, падающих наединицу поверхности за единицу времени.

Еслисвет падает под углом к нормали, то давление можно выразитьформулой: ,где – энергия всех фотонов, падающих наединицу поверхности за единицу времени,R– коэффициент отражения. Примем ,а .

Длязачерненной поверхности получим: .

Длязеркальной поверхности получим: .

Ответ:1

Ф5.4.5-1

1*

останется неизменным

2

увеличится в 2 раза

3

уменьшится в 2 раза

4

уменьшится в 4 раза

Ф5.4.5-2

1*

уменьшится в 4 раза

2

увеличится в 2 раза

3

уменьшится в 2 раза

Ф5.4.5-3

Правильныйответ 2.

Ф5.4.5-4

1*

2

2

1/2

3

4

4

1/4

Ф5.4.5-5

1*

увеличится в 2 раза

2

увеличится в 4 раза

3

останется неизменным

Источник: https://gigabaza.ru/doc/99541.html

Biz-books
Добавить комментарий